廣東省食用豆類種質(zhì)資源的創(chuàng)新利用與前瞻

朱文斌 ，房裕東 ，李育軍 ，鄧松清 ，盧希旭 ，黃妙林 ，植石燦 ，徐碧珍

（1.廣州市從化區(qū)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督檢測中心，510925；2.華南農(nóng)業(yè)大學；3.廣東省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所）

種質(zhì)資源是作物新品種培育、遺傳育種研究的重要物質(zhì)基礎，縱觀作物育種的歷史，每次重大突破無不得益于關鍵性種質(zhì)材料的發(fā)掘與有效利用。如今，社會經(jīng)濟與生態(tài)文明發(fā)展、人口數(shù)量增長均需要有多樣性的作物品種及種質(zhì)資源與之相適應，通過綠色高值的生產(chǎn)與加工技術，提供豐富、可溯、安全的農(nóng)產(chǎn)品和食物。

豆類種質(zhì)資源是指豆科作物種質(zhì)資源。豆類作物主要包括豌豆、豇豆、紅小豆（赤豆）、蠶豆、四棱豆、毛豆（菜用大豆）、綠豆、扁豆、利馬豆等。由于一般將除了大豆、花生以外的可供食用的豆科作物稱為食用豆類作物，因此，食用豆類作物種質(zhì)資源在作物種質(zhì)資源中也占有重要地位。廣東省食用豆類作物有豇豆、普通菜豆、豌豆、綠豆、赤豆、扁豆、蠶豆、四棱豆、刀豆等，雖在20 a前有一個團隊在食用豆類作物方面進行了短暫的研究，但沒幾年就結束了。除了對菜用豇豆、普通菜豆、豌豆等的育種栽培研究有長期堅持以外，國內(nèi)至今沒有一個科研團隊對其他食用豆類進行深入研究，食用豆類整體研究開發(fā)工作十分滯后甚至停頓。本文就我國及廣東省食用豆類種質(zhì)資源的創(chuàng)新利用等進行了前瞻性的探討。

1 食用豆類種質(zhì)資源創(chuàng)新利用的依據(jù)

1.1 食用豆類種質(zhì)資源是重要的作物種質(zhì)資源

未來15 a，世界人口可能達到80億，我國人口也將達到16億，屆時我國糧食的單產(chǎn)水平、總產(chǎn)量必須比現(xiàn)在分別提高55%、60%才能滿足人口增長的需要。我國是世界上作物種質(zhì)資源最為豐富的國家之一，根據(jù)現(xiàn)階段經(jīng)濟發(fā)展水平、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和現(xiàn)有種質(zhì)資源保存及研究現(xiàn)狀，迫切需要收集更多數(shù)量的種質(zhì)資源尤其是優(yōu)異的本土種質(zhì)資源、國外種質(zhì)資源。但是，目前也存在尤為突出的資源增多與其研究利用效率低下的矛盾，因此，對作物種質(zhì)資源進行深入研究、創(chuàng)新及其有效的分享利用極為重要。食用豆類種質(zhì)資源也是重要的作物種質(zhì)資源之一，我國是普通菜豆、蠶豆、豌豆、綠豆、紅豆（赤豆）、豇豆、飯豆等多種食用豆類的主要生產(chǎn)國，也是紅豆、綠豆、飯豆等作物的遺傳多樣性中心、起源中心，豇豆屬和木豆屬的多個野生種資源在我國也有廣泛分布。而廣東民間長期以來有生產(chǎn)普通菜豆、紅豆、豇豆、蠶豆、豌豆、綠豆、扁豆、四棱豆和刀豆等的習慣。

1.2 食用豆類作物種質(zhì)資源研究起步較晚、進展滯后

豆類作物既是我國人民生活的重要食物來源，又是用途廣泛的工業(yè)原料，也是良好的飼料作物和養(yǎng)地作物。但長期以來，食用豆類沒有得到應有的重視。我國主要的糧食作物是水稻、小麥、玉米等，而對于豆類作物，除了大豆、花生外，其他豆類作物被稱為小雜豆，也稱為小雜糧，習慣上被作為一種換茬作物、補充作物進行零星種植，效益差、產(chǎn)量低、品質(zhì)也不高。

我國是豆類作物的主產(chǎn)和消費大國，栽培歷史比較悠久，也有一定甚至較大的栽培面積，豆類作物的多樣性與遺傳資源豐富，生產(chǎn)、市場上對其新優(yōu)品種、栽培技術、加工技術與多樣化的產(chǎn)品有強烈的需求。盡管過去在資源收集與保存、農(nóng)藝性狀鑒定、目錄編寫以及形態(tài)學、細胞學、遺傳育種、栽培生理與加工技術等研究利用方面取得了一些成績，促進了我國豆類產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但長期以來，食用豆類作物種質(zhì)資源的開發(fā)研究相對薄弱，國內(nèi)有關豆類植物研究的機構較少，研究也不深入。

廣東省內(nèi)除花生、大豆、豇豆種植面積較大外，各地也存在豐富的其他豆類種質(zhì)資源，但至今還沒有進行全面收集，且?guī)缀鯖]有系統(tǒng)研究。另外，很多豆類育種、生產(chǎn)和加工方面的技術難題沒有解決。因此，除了需要繼續(xù)優(yōu)化傳統(tǒng)品種和改進加工技術外，還需探求食用豆類資源利用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新途徑、新技術和新方法。

1.3 豆類作物是具有健康、營養(yǎng)與保健作用的糧食和蔬菜

豆類作物的營養(yǎng)價值非常高，和谷類一樣，是對人最有益的食品之一。無論是干豆還是鮮豆，豆芽還是豆莢，都具有豐富的營養(yǎng)價值。其中，鮮豆、豆莢和豆芽主要是作蔬菜來使用，干豆或干豆品則作糧用。國內(nèi)外研究資料顯示，豆類作物富含優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、B族維生素，以及鈣、磷、鎂、鉀等無機鹽，還含有少量的胡蘿卜素等。如四棱豆的脂肪酸含量明顯高于其他種類的蔬菜，其中又以不飽和脂肪酸如人體必需的亞油酸和亞麻酸為主，可改善脂肪代謝，有助于降低人體中甘油三酯和膽固醇的含量，另外，四棱豆中所含的B族維生素能維持正常的消化腺分泌功能，促進胃腸道蠕動，幫助消化，增進食欲；而豇豆中所含的磷脂有促進胰島素分泌、參加糖代謝的作用，是糖尿病人的理想食品。

與多種糧食、其他蔬菜相比，豆類作物營養(yǎng)價值高，是一種優(yōu)良的營養(yǎng)保健型糧食和蔬菜。因此，進行食用豆類作物種質(zhì)資源的研究與利用，不僅可改善人民的膳食結構，還可提高人們的健康、營養(yǎng)與保健水平，對豐富和優(yōu)化我省的“米袋子”和“菜籃子”結構，提高我省的糧、菜食品安全均具有現(xiàn)實和深遠的戰(zhàn)略意義。

在廣東，常把扁豆、紅豆、綠豆等作為藥食同源的食料和藥材，傳統(tǒng)綠豆餅在廣東客家與潮洲地區(qū)很普遍；綠豆、紅豆（赤豆）、蕓豆、豇豆等豆類籽粒制作成的點心、甜品，是廣東（嶺南）地區(qū)的常見點心，是當?shù)靥鹌返氖走x食材；綠豆、豌豆芽等豆芽菜是家庭主婦的必選菜；青豌豆粒、豌豆苗菜是超市的搶手貨；將蠶豆粒做成菜肴在河源、梅州地區(qū)很流行；而四棱豆則成為稀有蔬菜，價格居高不下。

1.4 市場需求大、研究利用價值高

目前，我國市場對豆類作物產(chǎn)品的需求量有逐步增加的趨勢。2001年，我國食用豆類作物中，蠶豆、普通菜豆、豌豆、綠豆的面積分別為133.5萬、113.6萬、106.7萬、133.9萬 hm2，這4種食用豆類的栽培面積合計達487.7萬hm2。目前，估計我國食用豆類的栽培面積超過670萬hm2。食用豆類是我國傳統(tǒng)的出口農(nóng)產(chǎn)品，雖然出口量不大，但每年平均出口量在50萬t以上，個別年份突破100萬t。

食用豆類遺傳基因的挖掘與利用潛力很大，如豇豆等的胰蛋白酶抑制劑基因開發(fā)前景廣闊，該基因已被轉化到水稻、玉米、芥菜、楊樹、蘋果等植物中，增強了植物的抗蟲性。食用豆類普遍具有生物固氮作用，也可作為綠肥，通過加強對其的研究和培肥地力等的應用開發(fā)，有助于降低氮肥的施用量，減少有關企業(yè)生產(chǎn)中造成的環(huán)境污染問題，形成當前我國社會所最需要的農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟增長模式，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。因此，加強食用豆類種質(zhì)資源的搜集、整理與發(fā)掘利用，對種質(zhì)資源的創(chuàng)新和利用，對引導我國豆類產(chǎn)業(yè)發(fā)展作用顯著。

在廣東嶺南地區(qū)，四棱豆、蠶豆、扁豆、綠豆、赤豆、毛豆等種植較少，甚至還沒有被重視，隨著綠豆在省內(nèi)市場價格的提高，有時甚至高達30元/kg，加之四棱豆、扁豆、赤豆、毛豆品種比較稀少，而消費者喜歡多樣化、稀少、無公害安全的糧菜農(nóng)產(chǎn)品的情況下，目前省內(nèi)市場對豆類尤其是這些稀少的食用豆類的需求量大增，為其開發(fā)創(chuàng)新和推廣應用提供了良好的市場前景和市場基礎。

我省是食用豆類重要的進出口省份之一，例如，我省是綠豆主要的出口省份之一，2007-2008年出口數(shù)量達到3 491 t，位居全國第8位；進口數(shù)量則達到3 598 t，位居全國第2位。因此，食用豆類在我省具有較大的市場需求，且其利用價值也很高，值得重視。

2 食用豆類種質(zhì)資源國內(nèi)外創(chuàng)新利用情況

2.1 種質(zhì)資源及其研究方面

我國目前保存了食用豆類種質(zhì)資源35 000余份，其中以綠豆、豌豆、蠶豆、紅豆、普通菜豆為主，其次是豇豆、飯豆和小扁豆，其他豆類較少或很少。“十一五”以來，我國用分子標記技術開展了普通菜豆、豌豆、蠶豆等資源的遺傳多樣性分析，蠶豆、豌豆的低溫篩選，蠶豆、豌豆、普通菜豆、綠豆和紅豆的精準鑒定，并對新收集的17種食用豆類資源的田間農(nóng)藝性狀進行了鑒定和編目。

1999年，廣東省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所參與了河源、梅州市的蠶豆資源考察工作，收集了15份蠶豆地方資源，但后來未對蠶豆性狀等進行進一步研究；2000年曾開展四棱豆的繁育工作，但卻因發(fā)生凍害而失??；2008年從菲律賓引進了四棱豆種質(zhì)資源，并成功進行了資源擴繁與示范推廣，但面積很?。唤鼛啄?，廣東省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所李育軍研究員所在的團隊在河源市東源縣、梅州市蕉嶺縣進行了糧用豇豆、紅豆、扁豆等食用豆類的考察與資源收集，收集了一些種質(zhì)資源，并從國家種質(zhì)資源庫中安排了35份四棱豆資源和5份刀豆資源進行繁種和種質(zhì)資源多樣性的研究，開展了扁豆、豇豆、紅豆的資源收集與繁育、生物學和植物學性狀的調(diào)查研究工作，目前進展順利。

2.2 育種創(chuàng)新、生產(chǎn)技術和產(chǎn)品方面

除大豆等外，我國其他豆類遺傳育種研究水平落后于其他重要作物，豆類種質(zhì)資源、遺傳育種技術力量少且較為分散，且以前的育種目標比較單一，聚焦在豐產(chǎn)性和早熟性上，而育種工作者忽視其在多熟制、生活多樣化、健康營養(yǎng)需求以及在產(chǎn)業(yè)化結構調(diào)整中的重要作用。在食用豆類的生產(chǎn)中普遍存在著品種混雜、老化、質(zhì)差、缺乏競爭力等問題。即使育成新品種，也缺乏有效的推廣應用。另外，種植分散、零星，以粗放型管理為主，生產(chǎn)技術手段極為落后，集約化、規(guī)?；膬?yōu)勢產(chǎn)業(yè)群和優(yōu)勢區(qū)域幾乎沒有形成。

我國在食用豆類育種方面與發(fā)達國家相比還有很大的差距。早在20世紀80年代，國際半干旱熱帶作物研究所就用木豆栽培種與野生種資源雜交、回交等方法，獲得雄性不育系，首先進入木豆雜種優(yōu)勢利用的行列。泰國20世紀90年代，首先開展亞種間遠緣雜交，將野生綠豆資源的抗豆象基因成功轉育到栽培綠豆中，獲得了兼具優(yōu)異農(nóng)藝性狀和突出抗豆象的優(yōu)異綠豆品種；日本以種間雜交手段，將飯豆資源的抗豆象基因成功轉育到紅豆資源中，獲得兼具優(yōu)良農(nóng)藝性狀和突出抗豆象的紅豆資源，抗性程度達100%。國外關于利用基因工程技術獲得優(yōu)異種質(zhì)材料的報道也較多，例如，國際半干旱熱帶作物研究所將Bt基因轉錄到鷹嘴豆、木豆資源中，成功培育了穩(wěn)定的抗食莢螟和抗棉鈴蟲的高代品系；澳大利亞通過基因克隆、轉導和植株再生技術，將普通菜豆資源的抗豆象基因成功轉育到豌豆中并得到穩(wěn)定表達，獲得了遺傳穩(wěn)定的抗豆象豌豆品系。

“十一五”以來，我國選育了蕓豆綠心1號、蕓豆綠心2號；育出抗蟲或抗病的綠豆新品種中綠4號、中綠5號和中綠6號，還育成綠豆新品種冀綠9239、冀綠9309、冀綠7號、冀綠8號、濰綠1號、濰綠4號；育成紅豆新品種冀紅8937、冀紅9218、保8824-17、保 876-16；育出蠶豆新品種戴韋、青海13；育成豌豆新品種科碗1號、科碗2號、科碗4號和科碗軟莢3號。廣東育成或推廣的豇豆品種有珠豇1號、珠豇3號、豐產(chǎn)2號和夏寶等；推廣的豌豆品種有604等。

雖然我國新育成了許多新優(yōu)食用豆類品種，但是總體來說，我國食用豆類產(chǎn)品質(zhì)量和國外發(fā)達國家相比還有差距，主要是缺乏名牌產(chǎn)品。因此，在今后的食用豆類作物生產(chǎn)中要樹立品牌戰(zhàn)略思維，做到規(guī)模適度，優(yōu)區(qū)優(yōu)栽，產(chǎn)業(yè)鏈完善，使產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，積極推進豆類生產(chǎn)技術標準化、國際化，提高產(chǎn)品的競爭力。

雖然我國也開展了一些食用豆類品種的配套栽培新技術、新模式的研究，制定了一些無公害、綠色生產(chǎn)技術規(guī)程，促進了食用豆類產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但總體與國外相比，在育種、栽培和加工研究方面仍有待提高。

1997年以來，廣東省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所在華南地區(qū)重點進行了春秋豇豆和冬季豌豆的良種示范與生產(chǎn)技術推廣；2004年育成珠豇1號豇豆新品種，通過廣東省品種審定，并發(fā)表多篇豆類研究論文；近年來，進行了綠豆、普通菜豆、糧用豇豆的繁育與生產(chǎn)示范；2013、2014年編寫了《扁豆生產(chǎn)技術》、《四棱豆生產(chǎn)技術》（待出版）。

3 食用豆類種質(zhì)資源創(chuàng)新利用的內(nèi)容

目前食用豆類種質(zhì)資源創(chuàng)新利用的內(nèi)容主要有以下方面。

①收集、引進和繁殖一批食用豆類種質(zhì)資源，這里的豆類包括四棱豆、豇豆、綠豆、紅豆、扁豆、蠶豆、豌豆、普通菜豆等，以此拓寬食用豆類種質(zhì)資源的遺傳基礎，為創(chuàng)新、利用豆類種質(zhì)資源提供可能。

②開展新型食用豆類種質(zhì)資源的創(chuàng)新和育種利用研究，利用常規(guī)育種技術選擇育種親本，并對育種親本進行自交純化，優(yōu)化育種親本。

③進行新型食用豆類作物新品種選育及生物技術輔助育種方法的研究，初步建立新型食用豆類作物的育種創(chuàng)新體系，選育出優(yōu)質(zhì)、高效、抗病、抗逆的新品種。

④開展食用豆類綠色栽培的關鍵配套技術研究，以便在新品種的示范、推廣應用中發(fā)揮作用。

⑤完善新型食用豆類種質(zhì)資源的繁種技術，提高新品種示范、推廣的物質(zhì)基礎，促進其走向良性發(fā)展。

⑥改進與創(chuàng)新嶺南食用豆類的傳統(tǒng)加工制作模式，在食用豆類農(nóng)產(chǎn)品、食品飲料、保健品、藥品產(chǎn)業(yè)發(fā)展和藥食同源飲食文化中創(chuàng)造新的產(chǎn)業(yè)優(yōu)化模式。

4 食用豆類種質(zhì)資源創(chuàng)新利用的前景

種質(zhì)資源是作物育種和農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的源頭，也是農(nóng)牧產(chǎn)業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎，優(yōu)良品種是提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)和增強抗性最為有效的方式。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的提高，市場對優(yōu)質(zhì)抗性食用豆類新品種和可溯安全生產(chǎn)技術需求越來越旺盛，需要如下類型的食用豆類品種。

①蛋白質(zhì)含量高的品種 高蛋白含量的品種可以為豆奶等生物制品生產(chǎn)提供原料。

②抗病蟲草害能力強的品種 以減少栽培過程中農(nóng)藥、除草劑的環(huán)境釋放量，從而獲得綠色安全豆類農(nóng)產(chǎn)品供人們食用。

③抗逆性強的品種 以應對生長期間的惡劣環(huán)境造成的障礙，如濕害造成的豇豆、普通菜豆等豆類開花結莢期死藤、病害等問題。

④一些專用型品種 如在反季節(jié)蔬菜栽培中使用抗寒性特別強的品種，以便在實施栽培時減少能源和物質(zhì)供應，達到節(jié)能降耗的低碳要求。

⑤耐貯運品種 以方便商品流通和延長商品貨架壽命。

⑥豆類自身存在的有毒成分 （如普通菜豆、扁豆毒蛋白等）含量低的品種 以期從根本上解決常發(fā)的普通菜豆、扁豆等食物中毒問題。

只有加強對食用豆類種質(zhì)資源的認識深度和發(fā)掘能力，才能培育出符合新要求的品種，滿足巨大的市場需求轉變和多樣化需要。因此，品質(zhì)育種、抗逆育種和專用型品種的選育及其資源創(chuàng)新研究任務還十分艱巨，很多難題或問題需要進行協(xié)同合作和技術攻關，可溯、高效、安全栽培技術也急需研究提高，因而豆類育種、生產(chǎn)與加工技術發(fā)展前景十分可觀。

目前，廣東省的大豆（含毛豆）栽培面積約為6.67萬hm2，食用豆類（含糧用、菜用）的栽培面積約在10.005萬hm2。目前，隨著食用豆類消費需求的上升和市場價格的上漲，其生產(chǎn)面積有上升的趨勢，但粗產(chǎn)品仍然不足，加工產(chǎn)品更加缺乏，產(chǎn)銷市場潛力和前景廣闊。

5 結語

廣東省的豆類作物尤其是食用豆類的研究和創(chuàng)新利用主要表現(xiàn)在種質(zhì)資源收集和創(chuàng)新、品種選育、配套栽培生產(chǎn)技術研究、食品加工和藥用開發(fā)利用等方面，需要得到有關方面的大力支持，以及新團隊的組建及其團隊成員的齊心協(xié)力。

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